4B - Programma 2013-14 TECNOLOGIA e PROGETTAZIONE dei

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4B - Programma 2013-14 TECNOLOGIA e PROGETTAZIONE dei
4B - Programma 2013-14
TECNOLOGIA e PROGETTAZIONE dei SISTEMI ELETTRICI ed ELETTRONICI
A) Struttura della materia (ripasso)
- Ripasso delle proprietà dell’atomo e delle definizioni di: nucleo, ione, isotopo, numero atomico,
numero di massa. Orbitali atomici. Orbitali molecolari. Lo stato solido: formazione delle bande di
energia; gli isolanti, i semiconduttori, i conduttori.
- Le proprietà fisiche dei semiconduttori
- Il drogaggio dei semiconduttori
- La corrente di deriva
- La corrente di diffusione
- La giunzione P-N
- Generazione, ricombinazione e diffusione dei portatori di carica
- Le correnti nella giunzione P-N
- La zona di svuotamento
- Polarizzazione diretta della giunzione P-N
- Polarizzazione inversa della giunzione P-N
B) Diodi
Diodo rettificatore:
- Caratteristica corrente-tensione
- Definizione di tensione di soglia, tensione di rottura (effetto zener, effetto valanga), corrente
inversa di saturazione
- Espressione della corrente in funzione della ddp applicata
- Comportamento in funzione della temperatura
- Resistenza statica, resistenza dinamica, capacità di giunzione
- Applicazioni: circuiti a singola e a doppia semionda
Diodo zener
- Applicazioni: stabilizzatore di tensione; limitatore di tensione con onda sinusoidale applicata in
ingresso
C) Transistor bipolari a giunzione (BJT)
- Struttura e parametri
- Caratteristiche volt-amperometriche di ingresso (IB,VBE)
- Caratteristiche volt-amperometriche di uscita (IC, VCE): effetto Early (di modulazione di base)
Polarizzazione
- Saturazione ed interdizione -> Applicazioni in funzionamento ON/OFF
- Funzionamento in zona attiva
D) Transistor JFET e MOSFET
- Principio di funzionamento, struttura, parametri e caratteristica di uscita JFET
- Principio di funzionamento, struttura parametri e caratteristica di uscita MOSFET
- MOSFET ad arricchimento a canale n: transcaratteristica (ID,VGS) e caratteristica I-V di uscita
(ID,VDS)
E) I Tiristori
- SCR (principio di funzionamento, caratteristiche elettriche)
- DIAC (cenni)
- TRIAC ( descrizione, caratteristiche elettriche )
- Regolazione di potenza in corrente alternata, circuiti per la regolazione di fase
- Circuiti applicativo con tiristore per il controllo della luminosità di una lampada
F) Alimentatori
- Progetto, simulazione (programma Multisim), montaggio e misure (sia su basetta bianca che su
basetta millefori: circuito realizzato con tecnica filata).
- Dimensionamento del trasformatore
- Rettificatore a doppia semionda
- Filtro
- Regolatori di tensione con diodi zener
- Regolatori di potenza con BJT
- Stabilizzatori integrati (78Lxx)
- Regolatori di tensione integrati, per tensione di uscita variabile (LM117)
G) Alimentatori Switching
- Segnali PWM: generazione e controllo PWM di un motore DC
- Alimentatori Switching: funzionamento e dimensionamento dello Step-Down
- Lettura datasheet: Schema a blocchi e caratteristiche del regolatore LM3524
- Funzionamento e dimensionamento degli alimentatori Switching Step-Up
- Comparazione degli alimentatori switching con quelli lineari (funzionamento, ripple, rendimento,
dimensioni)
- progetto, realizzazione e documentazione del sistema di controllo analogico in catena chiusa della
velocità di un motore DC e dinamo tachimetrica con Lm3524.
H) Gli attuatori
Partendo dai principi fisici alla base di questi componenti e' stata svolta una descrizione generale del
funzionamento elettro-meccanico del dispositivo per poi passare all'analisi di alcune tipologie di motori
utilizzate più frequentemente
- Principi di funzionamento delle macchine elettriche
- Il motore in corrente continua (funzionamento, modello elettrico, caratteristiche, regolazione PWM)
- Il motore passo passo (funzionamento, caratteristiche, tipologie: bipolari e unipolari, circuiti driver con
ponte H)
Attività di Progettazione
- Alimentatore stabilizzato con cella zener e BJT
- Generatore PWM
- Controllo della velocità del motore in c.c. con tecnica PWM realizzata con un circuito analogico
retroazionato dalla tensione proveniente da una dinamo tachimetrica;
- Produzione delle tavole esecutive di progetto e relazione finale (schemi a blocchi, schemi elettrici,
schemi logici, circuiti stampati, schemi di cablaggio)
Modena, 26 maggio 2014
Gli Insegnanti
Giuliano Monti
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Grenzi Giordano
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I rappresentanti degli studenti
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